流体と弾性体を融合した統一的物理法則アニメーション手法の開発

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23650041
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 金井 崇 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (60312261)
• キーワード: グラフィクス / 物理法則アニメーション / 粘弾性体 / SPH法 / シェイプマッチング法 / GPU / CUDA

研究概要

本年度に関しては，昨年度に提案した高速な粘弾性体アニメーション手法のGPUによる並列化を試みた．なお，ここでは，昨年度にCPUによる実装で得られたものと同程度の品質のアニメーションを生成できることを目標とした．GPU上の実装は，nVIDIA社によってリリースされているプログラミング言語であるCUDAを使って行った．
まず，流体側の処理方法であるSPH法の実装に関しては，CUDAを利用した既存のパーティクルシミュレーションの実装を拡張する形で行った．GPUでの実装において最も時間がかかる処理は，点群が動的に変化する状況での近傍パーティクルの探索方法である．ここでは，グリッドハッシュと基数ソートに基づく方法を利用している．次に，弾性体側の処理方法であるシェイプマッチング法の実装に関しては，基本的にはSPH法と同じく近傍パーティクルの探索が必要となり，SPH法と共有することができる．あとは，CPUでの処理とほぼ同じであった．表面メッシュの生成に関しては，空間距離場の等値面を抽出することを基本とし，MC法をGPU上で実装することで行った．
パフォーマンスに関しては，CPUがCore i7 2600，GPUがGeForce GTX 680の環境下にてテストを行った結果，CPUでの同じ点数での計算と比べ，表面メッシュの生成を含め，トータルで約20～30倍程度の向上が確認できた．

研究成果

• [雑誌論文] A Projection Operator for Representing Sharp Features using Visibility (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kawata, Takashi Kanai
  • 雑誌名: Computer-Aided Design and Applications 巻: Vol.10, No.1 ページ: 33-44
  • DOI: DOI:10.3722/cadaps.2013.33-44
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Robust and Centered CurveSkeleton Extraction from 3D Point Cloud (2012)
  • 著者名/発表者名: Vanna Sam, Hiroaki Kawata, Takashi Kanai
  • 雑誌名: Computer-Aided Design and Applications 巻: Vol.9, No.6 ページ: 869-879
  • DOI: DOI:10.3722/cadaps.2012.869-879
  • 査読あり
• [図書] 3D-CAD/CG 入門 [第2版]－Inventor と 3ds Max で学ぶ図形科学－ (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 賢次郎，横山 ゆりか，金井 崇
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: サイエンス社
• [備考] 金井研究室ホームページ
  • URL: http://graphics.c.u-tokyo.ac.jp/